光电转换器件制造技术

本发明专利技术涉及光电转换器件。一种光电转换器件包括：多个光电转换区域；被布置在多个光电转换区域上的层间绝缘膜；被布置为与层间绝缘膜接触并具有与层间绝缘膜的折射率不同的折射率的保护绝缘膜；被布置在多个光电转换区域中的每一个的受光表面中的凹陷；以及被埋入在凹陷中的埋入区域。当对于多个光电转换区域中的每一个的入射光的波长由λ表示并且埋入区域的折射率由n表示时，凹陷的深度d由表达式d≥λ/4n表示。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电转换器件中的光电转换区域的结构。
技术介绍
作为光电转换器件的各像素的光电转换区域，下述这样的配置是已知的，在该配 置中，包含通过第一和第二导电型半导体区域之间的PN结形成的光电二极管并且在该光 电二极管上布置由硅氧化物膜等形成的层间绝缘膜。所述层间绝缘膜可具有设置在其上的 保护绝缘膜或滤色器等，或者可与空气直接接触。具有这种结构的光电转换器件常常表现 输出关于入射光的波长具有波纹的特性作为其光谱特性。当入射光在光电转换区域和层间 绝缘膜之间以及在层间绝缘膜和形成在层间绝缘膜上的膜之间的界面处经受多重反射并 且具有与层间绝缘膜的折射率不同的折射率时，出现波纹。更具体地，由于层间绝缘膜在芯 片内的膜厚分布导致布置在该芯片上的像素的位置之间的多重反射的影响发生变化，因此 出现波纹。为了减少波纹，如在日本专利公开No. 6-125068中描述的那样，存在用于通过使 用一种结构和另一结构使光学干涉的影响随机化来减少波纹的方案，其中，在所述一种结 构中，基底(foundation)图案被附着到绝缘膜上来改变绝缘膜表面的高度，在所述另一结 构中，在绝缘膜上设置岛状金属层。另外，在日本专利公开No. 2005-072097中，公开了一种光电转换器件，在该光电 转换器件中，为了减少在绝缘膜的下侧的界面处的反射，通过蚀刻在半导体基板的表面中 形成凹陷和凸起。但是，在日本专利公开No. 6-125068中公开的前一结构的情况下，由于保护绝缘 膜的表面的形状根据位置而不同，因此，保护特性会受影响。另外，由于保护绝缘膜自身的 厚度根据位置而改变，因此，保护特性对于芯片上的每个位置而不同，这是不希望的。此外， 在设置岛状金属层的情况下，光电转换区域中的孔径较小，这也是不希望的。至于日本专利公开NO. 2005-072097，没有清楚地描述凹陷和凸起的具体尺寸。波 纹的影响可能不会根据凹陷和凸起的尺寸而减小。
技术实现思路
本专利技术提供在不改变保护绝缘膜的结构的情况下减少波纹的光电转换器件。根据本专利技术的一个方面的光电转换器件包括多个光电转换区域；布置在多个光 电转换区域上的层间绝缘膜；被布置为与层间绝缘膜接触并且折射率与层间绝缘膜的折射 率不同的保护绝缘膜；被布置在多个光电转换区域中的每一个的受光表面中的凹陷；以及 埋入凹陷中的埋入区域。当对于多个光电转换区域中的每一个光电转换区域的入射光的波 长由λ表示并且埋入区域的折射率由η表示时，凹陷的深度d由表达式d彡λ/如表示。参照附图阅读示例性实施例的以下描述，本专利技术的其它特征将变得清晰。附图说明图1是根据本专利技术第一实施例的光电转换区域的平面图。图2是根据本专利技术第一实施例的光电转换区域的示意性断面图。图3是根据本专利技术第一实施例的光电转换区域的放大示意性断面图。图4是示出根据本专利技术第一实施例的基板的凹陷和凸起部分处的光路长度的差 异的示意性断面图。图5是根据本专利技术第二实施例的光电转换区域的示意性断面图。图6是根据本专利技术第三实施例的光电转换区域的示意性断面图。图7是示出根据本专利技术第一实施例的像素中的凹陷的面积的比率与波纹减少效 果之间的关系的示图。具体实施例方式以下参照附图描述本专利技术的实施例。在以下的实施例中，描述使用空穴作为信号 载流子的情况。当使用电子作为信号载流子时，η型半导体区域变为ρ型半导体区域，并且， P型半导体区域变为η型半导体区域。在以下的描述中，对于半导体基板使用硅。第一实施例图1是根据第一实施例的光电转换器件中的光电转换区域中的每一个和各光电 转换区域之上的部分的平面图。图2是沿图1的线II-II切取的示意性断面图。图3是图 2所示的断面的放大示意图。在图1 3中，相同的部件被赋予相同的附图标记。这里的光 电转换区域是PN结光电二极管。根据本专利技术第一实施例的光电转换器件具有在半导体基 板上布置多个像素的配置，所述多个像素中的每一个包含光电转换区域。虽然第一半导体区域100可以为η型或ρ型，但是，第一半导体区域100由具有相 对低的杂质浓度的区域形成。这里，第一半导体区域100为η型半导体区域。对于第一半 导体区域100，例如，可以使用半导体基板自身。这里的术语“半导体基板”指的是用作材料 基板的半导体基板。第二半导体区域101是布置在第一半导体区域100上的埋入的η型半导体区域。第三半导体区域102是布置在第二半导体区域101上的η型半导体区域，并且可 通过例如外延生长而形成。第三半导体区域102具有比第二半导体区域101的杂质浓度低 的杂质浓度并且其中的信号载流子是少数(minority)载流子。第四半导体区域103由η型半导体区域形成，并使相邻的光电转换区域相互分开。 第四半导体区域103被设置在各光电转换区域周围，并且优选地完全包围光电转换区域。 另外，各像素的光电转换区域优选地在底部被第二半导体区域101覆盖以及在侧部被第四 半导体区域103包围。第五半导体区域105由ρ型半导体区域形成，并且可收集作为信号载流子的空穴。 在该区域中，信号载流子是多数(majority)载流子。第五半导体区域105是用于建立到未 示出的读出电路的电连接的区域。在第五半导体区域105之上设置接触孔106，并且，第五 半导体区域105通过金属电极107与读出电路连接，其中接触孔106被金属电极107填充。 对于读出电路，例如，可以使用由金属氧化物半导体(M0Q晶体管形成的源极跟随器。在那 种情况下，第五半导体区域105与放大MOS晶体管的栅极电连接。第三半导体区域102和第五半导体区域105的表面一起形成光电转换区域的受光表面。第一层间绝缘膜108被布置在光电转换区域上，并且可由例如通过常压或准常 压(subatmospheric pressure)化学气相沉积(CVD)获得的硼磷硅酸盐(boro-phospho silicate)玻璃(BPSG)膜形成。作为第二层间绝缘膜109，可以使用通过等离子体CVD获 得的SiO2膜。虽然这里的层间绝缘膜具有二层结构，但是，可以有单个层或多个层。第一 和第二层间绝缘膜108和109的折射率基本上相等，即，第一和第二绝缘膜108和109中的 每一个的折射率Ii1为例如1. 46。保护绝缘膜110根据需要被设置，并且可通过使用通过等离子体CVD获得的 SiON(硅氧氮化物(silicon oxynitride))、SiN(硅氮化物(silicon nitride))和/或SiO2 等被形成为单层或多层膜。保护绝缘膜110具有与第二层间绝缘膜109接触的部分，并且， 与第二层间绝缘膜109接触的部分的折射率至少不同于第二层间绝缘膜109的折射率。作 为替代，整个保护绝缘膜110可具有与第一和第二层间绝缘膜108和109的折射率不同的 折射率。作为保护绝缘膜110的替代，可以设置滤色器或微透镜，或者，可以不设置任何部 件，而使第二层间绝缘膜109直接暴露于空气中。在任何情况下，第二层间绝缘膜109都与 具有不同折射率的构件形成界面。在光电转换区域的受光表面中设置凹陷111。可通过蚀刻或通过使用硅的局部氧 化(local oxidation of silicon, LOCOS)方法的热氧化工艺形成凹陷111。埋入区域112被本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种光电转换器件，包括：多个光电转换区域；层间绝缘膜，所述层间绝缘膜被布置在所述多个光电转换区域上；保护绝缘膜，所述保护绝缘膜被布置为与所述层间绝缘膜接触并且具有与所述层间绝缘膜的折射率不同的折射率；凹陷，所述凹陷被布置在所述多个光电转换区域中的每一个的受光表面中；以及埋入区域，所述埋入区域被埋入所述凹陷中，其中，当对于所述多个光电转换区域中的每一个的入射光的波长由λ表示并且所述埋入区域的折射率由ｎ表示时，所述凹陷的深度ｄ由表达式ｄ≥λ／４ｎ表示。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：工藤正稔，林良之，齐藤和宏，加藤太朗，福元嘉彦，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP